Neuralrohranlagen und Rückenmarkentwicklung: Ein umfassender Überblick

Das Neuralrohr ist eine entscheidende Struktur in der Embryonalentwicklung, die den Grundstein für das Gehirn und das Rückenmark legt. Seine korrekte Formung ist essenziell für die Entwicklung eines gesunden Nervensystems. Störungen in diesem Prozess können zu schwerwiegenden Fehlbildungen führen, die als Neuralrohrdefekte bekannt sind. Dieser Artikel bietet einen detaillierten Einblick in die Entstehung, Entwicklung und die potenziellen Fehlbildungen des Neuralrohrs.

Einführung in die Neuralrohrbildung

Die Entwicklung des Neuralrohrs ist ein komplexer Prozess, der in der frühen Schwangerschaft stattfindet. Genauer gesagt, ereignet sich der kritische Zeitraum in der 3. bis 4. Schwangerschaftswoche. In dieser Zeit verwandeln sich bestimmte Zellen des Embryos in eine flache Struktur, die Neuralplatte. Diese Platte beginnt sich zu biegen, bis ihre Ränder sich berühren und einen Zylinder formen. Dieser Zylinder wird dann durch weitere Zellen ausgefüllt und verschlossen. Aus dem vorderen Teil dieses Neuralrohrs entwickelt sich das Gehirn, während der hintere Teil zum Rückenmark wird.

Die Rolle der Neuralleiste

Ein wichtiger Aspekt der Neuralrohrbildung ist die Entstehung der Neuralleiste. Diese entsteht aus den seitlichen Anteilen der Neuralplatte und ist eine vorübergehende Struktur. Ihre Zellen wandern zu verschiedenen Stellen im Körper und differenzieren sich dort zu unterschiedlichen Zelltypen.

Neuralrohrdefekte: Wenn etwas schiefgeht

Neuralrohrdefekte (NTDs) sind Geburtsfehler, die auftreten, wenn sich das Neuralrohr während der Schwangerschaft nicht vollständig schließt. Diese Defekte können verschiedene Bereiche des Körpers betreffen, einschließlich des Gehirns, der Wirbelsäule und des Rückenmarks. Die Schwere der NTDs kann stark variieren, von milden Formen ohne Symptome bis hin zu schweren Formen, die zu erheblichen körperlichen und geistigen Beeinträchtigungen führen oder sogar tödlich sein können.

Ursachen von Neuralrohrdefekten

Die genauen Ursachen von Neuralrohrdefekten sind noch nicht vollständig geklärt. Es wird angenommen, dass eine Kombination aus genetischen und Umweltfaktoren eine Rolle spielt.

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Genetische Faktoren: In etwa 70 % der Fälle spielen genetische Faktoren eine Rolle bei der Entstehung von Neuralrohrdefekten. Es wird vermutet, dass es sich um eine Kombination aus genetischer Veranlagung und Umwelteinflüssen handelt. Wenn eine Mutter bereits ein Kind mit einem Neuralrohrdefekt hat und erneut schwanger wird, besteht ein Risiko von 2-5 %, dass auch dieses Kind einen Neuralrohrdefekt aufweist. Bei den hereditären Formen besteht eine genetische Heterogenität, in ca. 25 % der Fälle liegt eine monogenetische Ursache vor mit Mutation in einem der vier häufig betroffenen Gene SHH, ZIC2, SIX3, TGIF1 und mehr als 10 selteneren Genen

Umweltfaktoren: Verschiedene Umweltfaktoren können das Risiko für Neuralrohrdefekte erhöhen. Dazu gehören:

• Folsäuremangel: Ein Mangel an Folsäure (Vitamin B9) während der Schwangerschaft ist ein bekannter Risikofaktor für Neuralrohrdefekte.
• Vitamin-B12-Mangel: Auch ein Mangel an Vitamin B12 kann das Risiko erhöhen.
• Medikamente: Bestimmte Medikamente, wie z. B. solche gegen Epilepsie (z. B. Valproat) oder gegen Akne (Retinoide), können das Risiko für Neuralrohrdefekte erhöhen.
• Krankhaftes Übergewicht: Adipositas der Mutter während der Schwangerschaft.
• Alkohol und Tabak: Konsum von Alkohol und Tabak während der Schwangerschaft.
• Andere Umweltfaktoren: Exposition gegenüber Arsen, Pestiziden und Luftverschmutzung.
• Mütterlicher Diabetes mellitus, teratogene Substanzen (Alkohol, Retinsäure) und Hypocholesterinämie.

Arten von Neuralrohrdefekten

Es gibt verschiedene Arten von Neuralrohrdefekten, die sich in ihrer Schwere und den betroffenen Körperregionen unterscheiden. Zu den häufigsten gehören:

• Spina bifida (offener Rücken): Dies ist einer der häufigsten Neuralrohrdefekte, bei dem sich die Wirbelkörper und das Rückenmark nicht vollständig schließen. Die Ausprägung kann von Symptomfreiheit bei geschlossener Haut bis zum freiliegenden, sichtbaren Rückenmark mit Querschnittslähmungen reichen.
  • Geschlossene Spina bifida (Spina bifida occulta): Bei dieser Form ist die Haut über dem Defekt geschlossen. Manche Betroffene haben keine Beschwerden, während andere Haarwachstum, Muttermale oder kleine Fettgeschwulste am Rücken aufweisen.
  • Offene Spina bifida (Spina bifida aperta): Bei dieser Form fehlt die Hautbedeckung, und das Rückenmark ist von außen sichtbar. Dies führt oft zu teilweiser oder vollständiger Querschnittslähmung, Lähmung und Gefühllosigkeit in den Beinen und möglicherweise anderen Körperregionen, Harn- und Stuhlinkontinenz.
• Enzephalozele: Hierbei handelt es sich um eine Aussackung von Hirn und Hirnhäuten aus dem Schädel.
• Meningozele: Hier stülpen sich die Rückenmarkshäute nach außen. Wenn das darunterliegende Rückenmark ebenfalls verlagert ist, spricht man von einer Myelomeningozele. Beide Fälle sind Folgen einer offenen Spina bifida.
• Anenzephalie: Bei dieser schweren Fehlbildung fehlen Großhirn und Schädelknochen. Nur Kleinhirn und Rückenmark sind ausgebildet.
• Kraniorachischisis: Hierbei handelt es sich um eine noch schwerere Form der Anenzephalie, bei der zusätzlich das Rückenmark freiliegt.
• Holoprosenzephalie: Eine inkomplette oder fehlende Trennung der Großhirnhemisphären.

Symptome von Neuralrohrdefekten

Die Symptome von Neuralrohrdefekten hängen von der Art und Schwere des Defekts ab.

• Geschlossene Spina bifida: Manche Betroffene haben keine Beschwerden. In leichten Fällen kann es zu Haarwachstum, Muttermalen oder kleinen Fettgeschwulsten am Rücken kommen.
• Offene Spina bifida: Wenn die Hautbedeckung fehlt und die Wirbelkörper nicht richtig gewachsen sind, wird das Rückenmark von außen sichtbar. Es besteht eine teilweise oder vollständige Querschnittslähmung. Diese äußert sich durch Lähmung und Gefühllosigkeit in den Beinen und möglicherweise in anderen Körperregionen. Je weiter kopfwärts die Rückenmarksschädigung liegt, umso größer und weiter kopfwärts reichend ist der gelähmte Körperbereich. Harn- und Stuhlinkontinenz können auftreten.
• Myelomeningozele: Verursacht fast immer eine Blasenfunktionsstörung (z. B. Harninkontinenz), aber nicht unbedingt eine Querschnittslähmung. Sie tritt meist zusammen mit einer Fehlbildung des Gehirns auf (Arnold-Chiari-Malformation II). Diese führt u. a. zu zum Hydrozephalus.
• Enzephalozele: Aussackung von Hirnhäuten und Hirngewebe aus dem Schädel
• Anenzephalie und Kraniorachischisis: Diese Fehlbildungen sind nicht mit dem Leben vereinbar.
• Hydrozephalus: Wenn der Neuralrohrdefekt den Abfluss des Hirnwassers stört, bildet sich ein Hydrozephalus („Wasserkopf”). Der Kopf kann deutlich anschwellen. Es kommt ohne Behandlung zu Spastiken, Entwicklungsverzögerung und Intelligenzminderung.

Diagnose von Neuralrohrdefekten

Die meisten Neuralrohrdefekte werden schon vor der Geburt erkannt.

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• Pränataldiagnostik:
  • Ultraschalluntersuchung: Im zweiten Schwangerschaftsdrittel kann eine Ultraschalluntersuchung durchgeführt werden, um Neuralrohrdefekte zu erkennen. Bis zu 98 % aller Myelomeningozelen werden so entdeckt.
  • Blutprobe: Eine Blutprobe der Mutter kann entnommen werden, um den Spiegel des Stoffes Alpha-Fetoprotein (AFP) zu messen. Ein erhöhter AFP-Wert kann auf einen Neuralrohrdefekt hindeuten.
  • Magnetresonanztomografie (MRT): Eine MRT ist ebenfalls möglich und strahlenfrei, somit weitgehend ungefährlich für Mutter und Kind.
• Körperliche Untersuchung des Neugeborenen: Die Symptome hängen von der Ausprägung der Fehlbildung ab. Gellendes oder heiseres Schreien kann ein Hinweis sein.
  • Eine Spina bifida mit intakter Haut verursacht oft keine oder nur geringe Beschwerden, ebenso wie eine Meningozele. Die geschlossene Spina bifida zeigt sich am Rücken - meist auf Höhe des Steißbeines - mit Farbveränderungen, Haarwachstum und Fettgeschwulsten. Auch Fisteln kommen vor.
  • Ein offener Neuralrohrdefekt ist bei der Geburt offensichtlich. Fehlt die Hautbedeckung, dann zeigt sich eine Meningozele oder Myelomeningozele.
  • Die Hirnfunktion des Neugeborenen wird mit verschiedenen Tests beurteilt. Gesunde Kinder bewegen spontan ihre Arme und Beine und haben deutliche Muskelreflexe. Bei offener Spina bifida besteht unterhalb der Läsion eine Querschnittslähmung.
  • Ein angeborener Hydrozephalus äußert sich einen großen Kopfumfang und eine Vorwölbung zwischen den Knochenplatten der Stirn (vorgewölbte Fontanelle). Das Bewusstsein ist getrübt. Die Stirnknochen können sich vorwölben, und der Blick des Babys ist stark nach unten gerichtet, sodass die Iris teilweise von den Unterlidern verdeckt wird (Sonnenuntergangsphänomen).
• Weitere Untersuchungen: Auch nach der Geburt kann eine Untersuchung von Gehirn und Wirbelsäule mit Ultraschall, MRT oder Röntgen sinnvoll sein.

Behandlung von Neuralrohrdefekten

Die Behandlung von Neuralrohrdefekten hängt von der Art und Schwere des Defekts ab.

• Operation:
  • Offene Spina bifida: Eine Operation innerhalb von 1-2 Tagen nach der Geburt ist notwendig, um die Myelomeningozele oder Enzephalozele zurückzuverlagern.
  • Hydrozephalus: Ein Schlauch (Shunt) wird eingelegt, durch den das Hirnwasser ablaufen kann. Der Shunt verläuft unter der Haut und das Shuntende wird in der Bauchhöhle platziert, wo der Körper die Flüssigkeit wieder aufnimmt.
  • Geschlossene Spina bifida und Knochenfehlbildungen: Können kurz nach der Geburt mit einem Eingriff korrigiert werden.
  • Operation während der Schwangerschaft: Bei schweren Fehlbildungen kann eine Operation schon vor der Geburt in der 19.-25. Schwangerschaftswoche durchgeführt werden.
• Medikamente: Die Blasenfunktion kann mit Medikamenten unterstützt werden.
• Weitere Therapien: Physio- und Ergotherapie, Logopädie und psychologische Betreuung können helfen, die Symptome zu lindern und die Lebensqualität der Betroffenen zu verbessern.

Prävention von Neuralrohrdefekten

Es gibt einige Maßnahmen, die Frauen ergreifen können, um das Risiko für Neuralrohrdefekte bei ihrem Kind zu verringern.

• Folsäureeinnahme: Nehmen Sie Folsäure ein. Damit sinkt das Risiko um mehr als 70 %. Beginnen Sie möglichst mehr als 4 Wochen vor dem Schwangerschaftsbeginn. Führen Sie die Einnahme mindestens bis zum Ende des 3. Schwangerschaftsmonats fort. Wenn Sie bereits früher mit einem Kind mit einem Neuralrohrdefekt schwanger waren, sollten Sie nach Absprache eine deutlich höhere Dosis einnehmen.
• Vitamin B12: Auch eine Einnahme von Vitamin B12 ist möglicherweise sinnvoll.
• Verzicht auf Nikotin und Alkohol: Verzichten Sie während der gesamten Schwangerschaft auf Nikotin und Alkohol - und zwar absolut ohne Ausnahme.
• Medikamente: Besprechen Sie Ihre Medikamenteneinnahme in der Praxis, da einige Mittel schädlich für das ungeborene Kind sind.

Langzeitfolgen und Lebensqualität

Menschen mit Spina bifida occulta können oft ein beschwerdefreies Leben führen. Größere Defekte bedeuten jedoch für viele Betroffene eine Last in ihrer Kindheit und auch im späteren Erwachsenenleben. Chronische Nierenerkrankungen sind häufig. Etwa jede zweite Spina bifida geht mit einer Drehverbiegung der Wirbelsäule einher (Skoliose).

Eine offene Spina bifida oder Enzephalozele muss in der Regel lebenslang behandelt werden. Auch bei einem Querschnittssyndrom ist dies der Fall. Behandelnde Fachrichtungen sind etwa die Neurochirurgie, die Orthopädie und die Urologie. Zur urologischen Behandlung gehören regelmäßige Ultraschallkontrollen und weitere Untersuchungen der Blasenfunktion. Möglicherweise müssen Blasenkatheter verwendet werden.

Bei guter Behandlung ist ein Überleben mit offener Spina bifida möglich. Sie hinterlässt aber oft bleibende Nervenschäden. Die meisten Menschen mit einer Myelomeningozele erreichen das Erwachsenenalter.

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Eine Schädigung von Gehirn oder Rückenmark im Mutterleib ist unumkehrbar. Offene Neuralrohrdefekte führen ohne Behandlung dazu, dass Bakterien das ungeschütze Nervengewebe infizieren. Es kommt außerdem zu weiteren Nervenverletzungen. Bei Anenzephalie und Kraniorachischisis sind die Fehlbildungen und Komplikationen so umfangreich, dass die Kinder nicht überlebensfähig sind.

Interdisziplinäre Betreuung

Die Therapie von Patienten mit Spina bifida aperta sollte von Anfang an und lebenslang in einem interdisziplinären und multiprofessionellen Team aus Neuropädiatern/Neurologen, Neurochirurgen, Orthopäden, Urologen, Nephrologen, Kinderchirurgen, Physio- und Ergotherapeuten, Logopäden und Sozialarbeitern erfolgen.

Aktuelle Forschung

Die Forschung zur Entwicklung des Nervensystems und zur Entstehung von Neuralrohrdefekten ist ein aktives Feld. Jüngste Studien haben neue Einblicke in die genetischen und molekularen Mechanismen der Neuralrohrbildung geliefert. Beispielsweise wurde entdeckt, dass der Wachstumsfaktor „Midkine“ eine wichtige Rolle bei der Bildung des Rückenmarks spielt. Solche Erkenntnisse könnten in Zukunft zu neuen Präventions- und Behandlungsstrategien führen.

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